洁净煤技术

作者：潘灵永, 徐林, 李红, 叶朝希, 温昶

关键词：碱性电解槽,极板结构,数值仿真,多物理场仿真,制氢

碱性电解水技术是目前主流的可再生能源制氢方式，研究和改善碱性水电解槽的结构性能对提高可再生能源制氢系统效率具有重要意义。乳突状极板在碱性电解槽中得到广泛应用，乳突的分布与排列方式会对电解槽内部流场产生影响，从而影响碱性电解槽整体性能。为研究乳突极板在碱性电解槽中的作用并对其结构进行优化，采用数值模拟方法建立碱性电解槽多物理场仿真模型，基于仿真模型研究极板凹形和凸形乳突间隔排列、交叉排列、顺次排列3种排列方式及其乳突间距（10、15、20 mm）对电解槽中电解液流场、气体组分、温度场分布及电流密度等多物理场分布的影响，并提出优化策略。研究发现，乳突结构可显著改善极板的电解反应强度和气体组分分布，但这一结构也会带来气泡和温度积聚问题；凹形乳突相比凸形乳突更有利于提高电流密度和气体扩散，交叉排列的乳突结构在改善极板电流密度方面优于间隔排列与顺次排列；工作电压为1.8 V、工作温度为70 ℃时，间隔为15 mm的交叉排列构型的电解槽极化电流密度可达2004 A/m2，最高温升相比其他构型可降低近2 ℃，在温度均匀性、气体体积分数与流场均匀性等方面均表现良好。

来源：2026年第2期

《洁净煤技术》期刊编辑部

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